Modul rendszerű gyratoros hangszínállítóról bővebben

Írok kicsit hosszabban a legutóbb befejezett gyratoros hangszín projektemről. Ezeket a terveket még nem építettem meg, de korábban már csináltam 5 csatornás gyratoros hangszínt:


A jó ebben a módszerben hogy gyakorlatilag zajtalan, nagyon egyszerű, és olcsó. Mivel gitárhoz csináltam viszont túl finom volt, nem szabályzott eleget, ennek a módszernek az a hátránya hogy a sávok elhúzzák egymást, az adott frekvencián a szabályozás nem elég konkrét. Ezzel együtt sztereo hi-fi-hez otthonra tökéletes lehet egy ilyen, pont a fenti tulajdonságai miatt.

Ezután csináltam régebben egy 10 sávosat is, ez viszont egy RANE klón volt, állandó Q értékkel a sávokon. Ezt aktív szűrőssel lehetett megoldani, ami sajnos sokkal zajosabb mint a gyratoros, de cserébe konkrétabban tolja a sávokat állandó jósági tényezővel így a hangzás is sokkal konkrétabban állítható. Míg az 5 sávos gyratoros kevésnek bizonyult, a 10 sávos aktív szűrős soknak, azt sem tudtam hová kapjak. Hangszerhez ez utóbbi mindenképpen jobb lett a nagyobb zajtól és a túl sok csatornától függetlenül is. Hi-fi-hez ez mindenképpen sok és durva.

Most 3 hangszínállítós projektem van egyszerre, ebből az egyik egy a korábbinál durvább és sokoldalúbb gyratoros. Ennek az a lényege, hogy modul rendszerű, tetszőleges frekvenciákra hangolhatóan. Vannak olyan panelek amelyeken csak maga a gyrator van, és van hozzá kétféle "alaplap" amibe a gyratorokat bele lehet szerelni, egy 5 csatornás és egy 10 csatornás. Gyratorból is kétféle van: az egyik stereo egy dupla potméterrel otthoni hi-fi-hez, a másik duplán mono 2 db szimpla potméterrel ez utóbbi inkább hangszerekhez, hangosításhoz, felvételekhez.

Képeken:
A stereo gyrator modul:


A dupla mono gyrator modul, azért hogy mind a két (L, R) csatornát külön lehessen szabályozni:


Ezeket a modulokat be lehet szerelni (90 fokban állnak mint a computer alaplapjában a kártyák) egy 10 csatornás alaplapba:


És egy 5 csatornás alaplapba:


A gyrator modulokon kívül az alaplapokba kell még a szokásos power filter, ami a tápfeszültség zavarait szűrni hogy kisebb legyen a zaj, nekem ez bevált, szinte minden áramkörben alkalmazom. Ebből a modulból van 3 féle, egy széles de alacsony, egy keskenyebb, és egy álló magas de nagyon keskeny, attól függően hogyan férnek el egymás mellett és a többi alkatrész között. És természetesen van egy tápegység, bővebb link itt.

Ebben a projektben az a fontos, hogy ki tudjuk számolni a gyratorok alkatrészeit. Egyrészt tudni kell milyen frekvenciákra akarjuk a szabályozást. Nézzünk példákat:

5 csatornásra:

• 100Hz - 330n
• 300Hz - 100n
• 1kHz - 33n
• 3kHz - 10n
• 10kHz - 3.3n

A fenti értékek a gyrator modul C(a) kondenzátoraira vonatkoznak:


10 csatornásnál:

• Az 50k-s potmétereket le kell cserélni 25 k-ra, lehet 1 stereo vagy 2 mono modultól függően.
• Itt nem egyeznek meg C3 és C4 kondenzátorok értékei, és meg kell változtatni az R4 R3 ellenállásokat is. A másik csatornán ugyan ez a páros: C1 és C2, R1 és R2.

Hz	C3 és C1	C4 és C2	R3 és R1	R4 és R2
31	6.8 uF	100 nF	470 Ohm	100 kOhm
63	3.3 uF	47 nF	390 Ohm	100 kOhm
125	1.5 uF	33 nF	390 Ohm	100 kOhm
250	680 nF	22 nF	330 Ohm	82 kOhm
500	330 nF	10 nF	330 Ohm	100 kOhm
1k	150 nF	4.7 nF	330 Ohm	100 kOhm
2k	100 nF	2.2 nF	330 Ohm	82 kOhm
4k	56 nF	1 nF	390 Ohm	82 kOhm
8k	22 nF	470 pF	390 Ohm	82 kOhm
16k	10 nF	220 pF	390 Ohm	100 kOhm

Így tehát a gyrator modul segítségével bármilyen 5 vagy 10 csatornás áramkör felépíthető, dupla mono vagy stereo szabályozási lehetőséggel.

Egyedire szabáshoz egy online kalkulátor:
http://awasteofsalt.com/gyrator/

És ha ez is kevés lenne egy kis matek:


Fontos lehet, hogyan kell egyéni frekvenciákra kiszámolni a gyrator értékeit.
Pár link:

• A RANE részletes és profi leírása
• Képletek hangszínállítók tervezéséhez
• A hangszínállító tervezés fejlődése
• Windows szoftver a gyrator filter kiszámításához
• Egy remek dokumentum képletekkel, példákkal
• Egy másik remek dokumentum képletekkel

Ennyivel bőven megoldható ha valaki gyratoros EQ-t szeretne. Jó nézelődést.

• Saját tervem dokumentációja
  

Elkészült pár új panel fotóeljárással

Tegnap elkészült újra pár új tervezésű panel prototípusnak. Majd lesznek fotók. Kicsit nehezen szerelhetőek mert nem tudok furatgalvánt csinálni, illetve alkatrészeket nem vettem még semmihez. Kellenek még panelek főleg a modulos terveimhez. Pár előfok tápegység elég lesz kezdetnek. A furatgalvántól eltekintve az új panelek rendkívül pontosak lettek, és az új tervek is mindenképpen jobbak mint a legutóbbiak. Tervek, PDF doksik, a korábbi bejegyzésemben és oldalt. Kellene egy 3. filmet is csinálnom a panelkészítésről de csak azért mert a korábbiakat a fényképezőgéppel vettem fel mostmeg van egy HD kamerám :). Lett pár ami nem lett jó, de egyszerre sokat tudtam csinálni. Bénázik a tisztítással és a vágással, a többi rugalmasan megy. Egy fél Positív 20-al sok kétoldalast megcsináltam, a többi vegyszer pedig nagyon olcsó. Végülis macerás, de a szárítás meg a levilágítás közben tudok mást is csinálni. Az előhívás és a maratás azért tartott sokáig mert sok volt a panel, nagy volt a felület. A földfóliás rétegek sokkal hamarabb és könnyebben lemaródtak és előhívódtak. Lehet akkor is fogok emiatt földfóliát csinálni a layerre, ha az nem indokolt.

fotók:

Előerősítők és készülő projektek

Gyűlnek oldalt a projektek leírásai. Most hogy computerrel viszonylag gyorsan lehet áramkört tervezni, elkészítek több változatot is a korábbi és újabb kapcsolási rajzok alapján. Ezekből PDF doksit generálok, amit oldalt gyűjtögetek. Rendes leírások majd itt lesznek magyar nyelven. a doksikból nem akarok magyar verziót csinálni.

Az előző UREI hangszínállító projektet végül nem küldtem el levilágítani, mert úl nagy a panel ahhoz hogy kiderüljön nincs rendben vele valami. Előtte lemodellezem papírból. Holnap megyek levilágított filmekért, de ezeken csak előerősítők lesznek. Az előerősítők változatait ma töltöttem fel. Ezekből már majdnem mindet kipróbáltam, bár igazán jó, LT sorozatú IC-vel még nem volt dolgom, majd ebben lesz egy teszt ezekről is.

Készül a PDF egy több változatot is tartalmazó gyratoros EQ projektről, és az előerősítős paneleket is lehet majd audio mixerbe szervezni modulosan mint az UREI hangszínállítót. A készülő panelekről Picasa galériát is csinálok, csak hogy majd az elkészült áramkörökről legyenek képek:

Parametrikus EQ, UREI 545/546 másolat modulrendszerben, több sávval is:



Előerősítők csak úgy, külön áramkörként:



Az előerősítőkből alaplapba szerelhető modulok lettek egy csatlakozó segítségével, és így kerültek egy audió mixerbe:



És végül már meg van tervezve a többcsatornás gyratoros-EQ project is, modulrendszerben, alaplappal:

A computeres tervezés hátrányai

Ez a kis mikrofon előfok volt az első áramkör amit tisztán computerrel terveztem. Van pár hátránya a dolognak. Az egyik, hogy nagyon oda kell figyelni beültetésnél mi merre megy mert mert nem annyira egyértelműek az összekötések mint kézi tervezésnél. Ezzel együtt a panelterv gyorsan előáll, a beültetési vázlattal együtt, ez utóbbi igen nagymértékben megkönnyíti mit hová kell forrasztani. A kondenzátorok helyes polaritását még így is nehéz a kapcsrajz/panel kettősből kibogarászni, de magában a tervezőprogramban a kérdéses kondenzátor lábára állva kiírja az összekötések nevét, így igen könnyű kideríteni például a +, -, vagy GND-re menő lábakat és ezzel egyértelművé válik a polaritás.

Két igen komoly nehézséget okozott a computer. Az egyik, hogy a két oldal között bármelyik alkatrész alatt átkötést csinál. Az álló elkók, a sorcsatlakozók, IC lábak, tranzisztorok lábait igen nehéz mind a két oldalon megforrasztani. A másik hihetetlen nehézség a tranzisztorlábak egészen pici távolságából adódik. Igaz ez a footprint függvénye, muszáj lesz átalakítani mert szinte lehetetlen, de igen sok kínlódással végülis be lehet ezeket is forrasztani mondanom sem kell sajnos nagyrészt mind a két oldalon (lásd képek egyel korábban). Mindkettőre van megoldás. A távolabbi pontokat tartalmazó tranzisztor footprint mellett ki kell találnom hogyan tudok furatgalvanizálni mert itt anélkül nem fog menni a dolog.

Elkészült a Mic előfok

Elkészült, illetve összeraktam az Ina217-es Mic előfokot, de majd csak a jövő héten fogom kipróbálni milyen. Sajna nincs most rendes szimmetrikus énekmikrofonom, ami van az igen gagyi asszimetrikus elektret mikrofon, de legalább kiderül milyen zajjal erősít. :).

Az összerakott áramkör:


(hiányzik a képekről egy ellenállás de azt azóta beültettem...)

Két új fotóalbum

Itt a tavasz, és hamarosan elkészítem az első teljesen computerrel tervezett áramkört. Addig is feltöltöttem egy fotóalbumot a tervekről és a kész filmről:



valamint a téli hidegben elkészült fémdobozról:



Egyelőre a doboz is elég jól sikerült, pontos, illik a helyére, a rögzítését is sikerült jól megoldani, remélem az áramkörrel együtt is jól fog szuperálni :)

Képek a filmről

Csak a lustaságom és a nyár végi kirándulások akadályoztak meg abban hogy tovább írjam a blogot és elkészítsem az áramkört, de hamarosan itt a szeptember és mostmár aztán tényleg...

Addig is beszúrok pár képet a filmről, ami méretben nagyon pontos lett természetesen, és erről fogok tudni áramkört készíteni hamarosan.

Kész a film

Igaz eltelt több mint egy hét, de csak ma volt időm elmenni a levilágított filmért. Pontos, tökéletes, csináltam már ennél nehezebb panelt is. A jövő héten meglehetősen sok időm lesz, és valószínű meg is fogom csinálni a film alapján az első áramkört. Kérdés hogy pesten csináljam vagy vidéken hiszen mostmár nem gond a hurcolászás :).

Próba, egyelőre csak papíron

Sikerült megvenni az összes szükséges alkatrészt, sőt pár dologból többet is vettem mint kell hátha lesz több példány belőle. Úgy tűnik a nyomtatott papíron minden stimmel, pontosak a méretek és a footprintek. Ezután már csak a film levilágítása és a panel lemásolása van hátra. Remélhetőleg hamarosan az is kész lesz. Nem volt drága, 1000 Ft flett kicsivel potikkal és csatlakozókkal együtt, de ehehz még kell doboz és tápegység, és a fotóeljárásos másoláshoz pár dolog. Ha jó lesz így is simán megéri, főleg egy többcsatornás verzió.

Kisebb panel, jobb elrendezés

Az első terveken elég rosszak voltak a footprint-ek mert a próba kedvéért az alaphelyzetet használtam, ezért az amúgy kicsi kondik is jó sok helyet foglaltak. Most viszont átállítottam a kondenzátorok footprintjét, és rögtön fele méretű panelen is elfér az áramkör. Új panelterv, amin már szinte csak a csatlakozók méreteit kell letisztázni.

CAD szoftver áramkörtervezéshez

Bár a digitális részhez még várok újabb alkatrészeket, például S-PDIF bemeneteket, az analóg részt hagyományos DIP tokozású áramkörökből építem majd fel, INA217, és OPA137 kell a mikrofon előfokhoz, valamint akarok még nem mikrofon bemeneti csatornákat is (lehet luxus, de ide LT1028 és hasonló áramköroket szánok a zaj miatt, valamint ezek összekeverésére is, sőt vonali kimeneti buffernek is), valamint EQ-t, analóg keverőt, és a tápegység összrakása nevezhető otthoni módszerekkel könnyűnek és elvégezhetőnek, és ezekhez már minden megérkezett.

Eddig a kapcolási rajzokat mikor miben csináltam, használtam az EWB, Protel, majd később a - Protel utódja - Designer programokat. A panelrajzok viszont mindig CorelDraw-ban készültek. Ez hülyeségnek tűnhet, viszont a Corel-t igen könnyedén használom bármi megrajzolására, szabadon tudtam benne szerkeszteni szinte bármit, és nem okozott gondot a kétoldalas tervezés úgy, hogy az alsó reteg a "0", és erre a rétegre a lehető legrövidebb úton átkötök minden 0 vezetéket az alsó rétegről. Ez eddig nagyon bevált, nincs földhurok, nincs zaj.

Most viszont - főleg a digitális áramkörök iszonyatos mennyiségű lába miatt - meg a továblépés miatt is szeretnék nyáktervezőt használni a Corel helyett. Adja magát az Altium Designer, mert azt régebbről valamennyire ismerem is, de ahhoz nem találtam meg minden szükséges alkatrészhez a footprint-et, az viszont baj. Alkatrészt azt találtam, de azt is úgy, hogy Orcad alkatrész, amit a Designer tud importálni.

Footprintekből viszont kisebb a választék. Nincs olyan footprint az általam kiválasztott alkatrészekből, amit tudnék használni, megcsinálni meg nem nagyon van kedvem. Ezt a CAD program dolgot nem igazán követtem eddig, nem tudom mi a legnépszerűbb, de úgy tűnik, nem az áltlam viszonylag ismert Altium Designer. Alkatrészrajzból van például Axel (sosem hallottam), Cadence (sosem hallottam, de már néztem a weboldalukat) ECPinpak (ismeretlen számomra), Mentor Graphics programjai (ezt sem ismerem) és OrCad (ezt már láttam nagyon régen). Ezzel nem is lenne gond. A footprint választék viszont igen szűkös, a Cadence és a Menthor Graphics programjai vannak csak (legalábbis a Texasnál az alkatrészek mellett, de sokszor footprint egyáltalán nincs), és sajnos a Designeres footprintekből hiányzik egy halom Texas tok, például az összes powerstate és teljesítménytok, szóval nem a DIP16-al vannak problémáim.

Konvertálni ugyan lehetne footprint-et is, de csak a Designer 6.3-as verziójával (nekem 6.0-ás van), és még akkor is össze kéne egyeztetni az Orcad-ból konvertált alkatrészrajzzal valahogy. Tehát úgy tűnik a tervek előtt választanom kell 3 program közül:

Cadence Allegro

Mentor Graphics programjai

vagy OrCad

Az Orcad nagy előnye hogy Cadence program lett, és elképzelhető hogy kompatibilis a többi Cadence programmal, tehát esetleg lehet vele exportálni importálni alkatrészeket és footrpinteket. Viszont ez a program óriási, már a mérete miatt is érdekes és időigényes lehet megtanulni használni.

A Mentro Graphics programjai igen ipari jellegűek első ránézésre, IC tervezés, ilyesmi, nekem meg még SMD is gondot fog jelenteni. Lehet az sok lenne nekem, de ki tudja. A fő kérdés az, hogy meg tudom-e automatán csinálni valamelyikkel, hogy egy két rétegű panelen az elsó panel a 0 legyen, és arra átvezessem ha lehet minél rövidebb vezetőcsíkkal a másik oldalról a 0-át. További szempontok, hogy tudjak belőle vektoros postscriptet vagy PDF-et exportálni levilágításhoz, legyenek hozzá netes oktatóanyagok, szóval amíg ezeket kiderítem eltelik egy kis iső megint.

Szóba jöhet mág a régi EWB/Multisim program, egyrészt van hozzá szimuláció (a többihez is van de ezt könnyű használni) és most jött ki a 10-es verziója, én pedig utoljára a 7-est láttam. Lehet fejlődött meg kell néznem. HAmarosan írok a CAD szoftveres tapasztalataimról.

Megérkeztek az analóg áramkörök is

Az erősítő digitális része még alakulgat, és ehhez még kell pár alkatrész, és át is kell látnom mit mihez illesztek majd és hogyan, mert még sok minden nem vlágos. Viszont végre megérkeztek a mikrofon erősítőhöz szükséges analóg áramkörök. Ezt könnyen gyorsan össze fogom rakni mert ezek nem SMD hanem hagyományos DIP tokozású alkatrészek.

Az áramkörről először egy olyan oldalon olvastam, ahol összehasonlították mintegy vak-teszt szerűen két másik gyári készülékkel.

Ez az az oldal. Érdemes elolvasni. A teszt egyik szereplője a Behringer Ultragain Pro MIC2200, amin csodálkoztam volna ha nem marad alul egy bármilyen tesztben, mert a Behringer a világ leggagyibb audió márkája. Eddig még bármilyen hangosításhoz ilyet használtak az csak rontott a helyzeten.

A másik viszont egy komolyabb berendezés, a Universal Audio LA-610 Classic Tube Recording Channel.
A Behringer kb 200$ (mostmár csak 100$), a másik viszont 1500$. Az áramkör maga az itthon szinte beszerezhetetlen INA217-es IC, ami kis zaj mellett ritka nagyot tud erősíteni. Általában egy-egy áramkörnek 1000x-es az erősítése, de ennek 10.000x-es lehet, úgy hogy viszonylag kicsi marad a zaj. Az áramkör a cikk szerint 5$, ami beleszámolva a potmétereket, aljzatokat, tápegységet, vezetékelést, panelt, esetleg a dobozt, messze nem igaz, de még így is sokkal olcsóbb mint bármelyik másik berendezés. A cikk másik hátulütője hogy ezt az áramkört ami igen egyszerű, elemekkel táplálták. Szóval rendes táp kell neki, bizonyára az okozta a teszt során a kis zajt és a nagy dinamikát, ezzel előzte meg a gyári készülékeket hangban.

Az áramkör adatlapjából egyébként kiderül, hogy mindössze 1.3nV/gyök Hz a zaja, ami igen kicsi, mert az egyik legkisebb zajjal rendekező áramkörnek az 0.85nV a zaja, szóval ez sem sokkal nagyobb. Az egyik gyakran alkalmazott áramkörnek a TL07x sorozatnak 18nV a zaja, ez azért sokkal több.

Az áramkör kapcsolási rajza igen egyszerű:


Ez a rajz van az áramkör adatlapján is. Bizonyos cikkekben megfogalmazódnak kételyek, és más gyártók összehasonlításában is vannak jobb eredmények:
Ez természetesen a That corporation (amiről én még sosem hallottam) összehasonlítása, majd mindjárt utánanézek mert pár dologban tényleg jobbak a paraméterek, erősítés függvényében kisebb a zaj, stb... Az hogy 60dB-t lehet rajta erősíteni az nem kispályás dolog, de mostmár jó lesz az INA217 is.

A fenti kétségektől függetlenül sokan elégedettek az áramkörrel, és van összehasonlítás is ezen az oldalon a másik két gyári berendezéssel. A megépítésének egy hátulütője lehet, a rosszul szűrt tápegység, de erre van már bevált módszrerem, jó (szabályozható LM317-es) stabilizátorral kell kialakítani, és az IC-k táplábaihoz emitterkövetős szűrőt kell tenni. Így még a nagyobb zajú áramkörök is optimálisabban működnek. Hamarosan megcsinálom erről a kapcsolási rajzot. Addig is cikkben szereplő áramkör fotója, amit egypébként sokan utánépítettek lehet róla találni nyákrajzot és sok képet meg véleményt is.

Nyák készítő műhelyem

Tudom hogy nem előny hogy még sosem készítettem SMD áramkörökkel digitális cuccot, de van egy elég jó műhelyem ahol halál pontos nyákot tudok készíteni fotóeljárással. Az analóg erősítőimet már eleve ezekkel csináltam. Erről van egy filmem is, itt csatolom a cikk alá. Elvileg tehát ha sikerülne az erősítőt a rendelkezésre álló alkatrészekből jól megtervezni, a pontos nyák legyártása nem lenne nagy gond, de a forrasztás már igen, mert még nem forrasztottam sosem SMD-t és nem is galvanizáltam, pedig análküól biztos nem fog menni. Viszont ha beválik a panel, aminek a tesztelése is lehetséges a műhelyben mert meg van hozzá minden és senkit sem zavarna, akkor készülhetne több példány is könnyedén a nyákokból.